JP2001349456A - 前漏れ防止アダプタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トグル機構が反転できない場合でも弁装置本
来の開弁動作を阻害することのない前漏れ防止アダプタ
を提供することを課題とする。 【解決手段】 前漏れ防止アダプタ２００は、閉弁力発
生手段２０１と、トグル機構２０２と、反転力付与手段
２０３とを備えている。反転力付与手段を構成するステ
ム５５の先端にはプッシュピース８が設けられており、
トグル機構を構成する下部リンク１１と上部リンク１２
との間には、プッシュピースと当接するローラ１０が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボイラおよび圧力容
器に使用されるばね安全弁、逃がし弁等の圧力逃がし装
置に設置し、所定の圧力より低い圧力での内部流体の漏
洩を防止し、所定の圧力より低い圧力で吹出すことを防
止する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特公昭４５−４１１８９号公報には、流
体圧力逃がし装置用制御装置が開示されている。この装
置は弁の入り口に作用する流体圧力をピストンに作用さ
せ、ピストンで直接、トグル機構の折れ曲がり部を押す
構造の圧力−変位変換機構を採用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の流体圧力逃がし装置用制御装置においては、圧力−変
位変換機構であるピストン部が腐食、焼付き等の原因で
動かなくなった場合、あるいはトグル機構の回転部が固
着してトグル部が反転できない場合には、トグル部片と
ピストン接触部の摩擦が大きいために流体圧力が吹き出
し圧力に到達しても安全弁が作動できない恐れがあっ
た。

【０００４】また、圧力〜変位変換機構としてピストン
を採用しているが、ピストン移動時にシリンダーとの摺
動部から微量の流体が漏出するため、有毒ガス、放射能
を含む流体には安全上問題があり適用できない。

【０００５】また、弁入口側の圧力を直接ピストン室に
導入しているため、装置単体では作動試験がおこなえ
ず、作動を確認するには入口圧力を弁の吹出し設定圧力
まで昇圧させ、実際に弁を吹出し作動させる必要があ
る。しかし、弁を吹出し作動させると弁閉時に弁体と弁
座の接触面にごみをかみ込み漏洩が生じて分解手入れが
必要となることが多い。また、吹出しにともなう内部流
体の損失が大きいという問題もある。

【０００６】また、図５に示されるように、トグル機構
の反転動作に伴う、ピストンがトグルを押す力Ｆｐと弁
棒先端を押さえる付加力Ｆｓとの関係は次のようにな
る。 Ｆｓ＝Ｆｐ・ｔａｎθ

【０００７】しかし、特公昭４５−４１１８９号公報に
記載の従来の構造においては、弁入口側圧力が上昇する
につれて、Ｆｐが増加するためピストンはトグルを直立
させる方向に移動するが、トグルが直立するθ＝９０度
近傍ではＦｐ・ｔａｎθは急速に無限大に近づく。一
方、Ｆｓはコイルばねの圧縮量に比例して増大する。こ
のため、従来の技術ではθが９０度近傍では、Ｆｓ＝Ｆ
ｐ・ｔａｎθの関係が成立せず、このことは、実際には
トグル機構の作動圧力が安定しない現象として現れるこ
ととなり、トグル機構が反転する圧力をばねの安全弁に
要求される精度に制御することが困難である。

【０００８】本発明は、このような従来の技術の問題に
鑑みてなされたものであり、特に、トグル機構が反転で
きない場合でも弁装置本来の開弁動作を阻害することの
ない前漏れ防止アダプタを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、弁の前漏れ防止のための閉弁力を発生す
る閉弁力発生手段と、非反転時に前記閉弁力を前記弁に
伝達し、反転時に前記閉弁力を解除するトグル機構と、
前記トグル機構に反転のための力を付与する反転力付与
手段とを備えた前漏れ防止アダプタにおいて、前記トグ
ル機構は、前記反転力付与手段と当接し該反転力付与手
段に対する該トグル機構のスライドを容易にするローラ
を備えていることを特徴とする。

【００１０】また、好適には、前記閉弁力発生手段は、
直列に接続される第１及び第２のスプリングと、前記第
１及び第２のスプリングの一方だけを圧縮可能なスプリ
ング圧縮手段とを備えていてもよい。

【００１１】また、好適には、前記反転力付与手段は、
前記トグルを反転方向に押すように移動するステムと、
該ステムの移動量に従って増加する抗力であって且つ前
記トグルの反転時近傍で前記ステムが前記トグルに付与
する力がほぼゼロとなるように前記ステムに作用する抗
力を発生させる弾性部材とを備えていてもよい。またそ
の場合、前記反転力付与手段は、前記ステムの外周部に
配設されたベローズと、該ベローズを取り囲むケースと
を更に備え、前記ベローズの一端は前記ステムに密着さ
れ且つ該ベローズの他端は前記ケースに密着されてお
り、前記ステムと前記ケースとの間にはシール手段が設
けられていると好適である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を基に説明する。図１に、本実施の形態に係
る前漏れ防止アダプタの断面を示す。尚、説明中の上下
左右方向は、図１における紙面向かって上下左右方向を
いうものとする。

【００１３】本発明の前漏れ防止アダプタ２００は、主
に、閉弁力発生手段２０１と、トグル機構２０２と、反
転力付与手段２０３とを備えている。そして、かかる反
転力付与手段２０３は、本実施の形態においては、ステ
ム５５と、弾性部材であるスプリング２９と、ベローズ
５８とを備えている。

【００１４】ベローズ５８はステム５５の左側とソケッ
ト５７に溶接されている。プラグ５３の左端より流入し
た流体はステム５５左端に作用し、ベローズ５８を右方
に押す。このためプラグ５３右端とステム５５の接触部
に隙間が生じ、流体はケース５４の内面とベローズ５８
の外面とで囲まれる圧力作用室に流入し、ベローズ５８
に外圧として作用し、ベローズ５８の有効断面積×流体
圧力に相当する力でステム５５を右方に押す。

【００１５】プラグ５３とケース５４との間、及びケー
ス５４とソケット５７との間はそれぞれねじ手段により
連結後、溶接されている。また、ベローズ５８とソケッ
ト５７との間、及びベローズ５８とステム５５との間は
溶接により接合されている。このため、ケース５４とベ
ローズ５８とで囲まれる圧力作用室に流入した流体は外
部に流出しないようになっている。また、万が一ベロー
ズ５８が破損した場合、流体はベローズ５８とステム５
５との間の隙間に流入するが、ソケット５７とステム５
５の間に嵌め込まれたシール手段であるＯリング４５に
よってシールされ、外部への流出はない。したがって、
作動流体として有毒ガスや放射能を含む流体が使用され
ている場合でも、かかる流体が外に漏れることがなく安
全上好適である。さらに、作動流体が蒸気である場合、
ベローズ５８内に流入しても流れがないため室温まで温
度が低下しドレン化するため、樹脂製のＯリング４５だ
けで流体のシールが十分可能である。さらに、ベローズ
５８が破損した場合、圧力はベローズ５８より直径が小
さいステム５５に作用するため、ステム５５を右方に押
す力が小さくなり、ステム５５は左方に戻る。このた
め、ベローズ５８が破損した場合の作動圧力は破損前の
圧力より上昇するため、安全弁本体が先に吹出し作動
し、すなわち、弁の吹き出しが妨げられることによる弁
等の破損が確実に防止されている。

【００１６】ベローズ５８を右方に押す力はステム５５
に挿入されたカラー７を介してスプリングケース６に伝
わり、スプリングケース６に嵌めこんだスプリング２９
を圧縮する。スプリング２９はスプリングケース６とス
プリングシート５の間に挟み込まれている。また、スプ
リングケース６内にケース５４を嵌めこみ、ケース５４
およびベローズ５８の一部がスプリング２９の中に入り
込む構造となっているため、ステム５５の軸方向の全長
を短くすることが可能となっている。

【００１７】スプリングシート５は、ガイドカバー２に
ねじ込まれたアジャスター３によって支持されている。
スプリング２９の圧縮量はアジャスター３を回転するこ
とで調節することができる。また、その際、アジャスタ
ー３とスプリングシート５との接触部にはベアリング２
８が挿入されており、摩擦抵抗を小さくして上述の圧縮
量の調節が小さいトルクで行えるようになっている。ガ
イドカバー２とケース５４とはそれぞれボルト３４及び
３３によってボデー１に結合されている。また、アジャ
スター３はプラント運転中の振動で緩まないようにロッ
クナット４によりガイドカバー２に固定される。

【００１８】ステム５５の右端にはトグルプッシュピー
ス８がねじ込まれている。ロックナット９を緩めてトグ
ルプッシュピース８を回転して位置を変えることでトグ
ル機構２０２が反転する圧力を調整する。トグルプッシ
ュピース８がベローズ５８側（左方）にねじ込まれると
トグル機構２０２が反転する圧力は上昇する。逆に、ト
グル機構２０２側（右方）に押し出すとトグル機構２０
２が反転する圧力は低下する。

【００１９】トグル機構２０２は、図１及び図２に示さ
れるように、下部リンク１１、上部リンク１２及びロー
ラ１０を備えている。下部リンク１１と上部リンク１２
とは第１ピン１３ａによって相互に揺動自在に連結され
ている。第１ピン１３ａは、上部リンク１２と一体に滑
らかに回転できるように、下部リンク１１に設けられた
ベアリング２７によって回転自在に支持されている。ま
た、トグルプッシュピース８と当接するローラ１０は、
この第１ピン１３ａにより回転自在に支持されている。

【００２０】下部リンク１１は第２ピン１３ｂにより下
部プッシュロッド１７と相互に揺動自在に連結されてお
り、また、上部リンク１２は第３ピン１３ｃにより上部
プッシュロッド２１と相互に揺動自在に連結されてい
る。下部リンク１１に連結された下部プッシュロッド１
７の下端には、弁プッシュピース７０がねじ込まれてい
る。弁プッシュピース７０の下端は安全弁のステム上端
に接触する。

【００２１】上部プッシュロッド２１は、ボデー１に結
合されるアイピース１９、及びアイピース１９の上方に
結合されるスプリングケース２０に収容されている。さ
らに、スプリングケース２０内には、スプリングシート
２２及び２３、ロッド２６、閉弁力発生手段２０１とし
てのスプリング３２が設けられている。スプリングシー
ト２２の下端はスプリング３２の弾性力でアイピース１
９の上端に押しつけられている。安全弁のステム先端を
押す力はスプリング３２の圧縮量を調節することによっ
て決定する。スプリングケース２０の上部には、アジャ
スター２４がねじ込まれている。アジャスター２４の下
部にはロッド２６が置かれている。通常、アジャスター
２４は安全弁の開動作を妨げないようにロッド２６との
隙間が安全弁のリフト以上となる位置で固定する。ロッ
ド２６は、スプリングシート２２，２３にガイドされて
いる。ロッド２６の下方には、スプリングシート７２が
配置されており、さらに、スプリングシート７２の下方
にはスプリング３０が設けられており、かかるスプリン
グ３０も閉弁力発生手段２０１として機能する。よっ
て、アジャスター２４を締込み、ロッド２６を下方に押
すとスプリング３０が圧縮され、大きな力で安全弁のス
テム先端を押さえることができる。

【００２２】スプリング３０とスプリング３２とは、図
１に示されるように直列に接続されており、これらの弾
性力は、上部プッシュロッド２１、トグル機構２０２お
よび下部プッシュロッド１７を介して安全弁ステム上端
に伝達され、これにより安全弁の弁ステムが下方に押し
つけられる。また、下部プッシュロッド１７はトグル機
構２０２が反転するか、または安全弁が吹出した場合だ
け上方に移動する。

【００２３】一方、下部プッシュロッド１７はボデー１
に嵌めこんだスプリングケース１４およびスプリングケ
ース１４にねじ込んだアジャスター１５でガイドされ
る。スプリング３１は安全弁から本前漏れ防止アダプタ
２００を取外したとき及びトグル機構が反転したとき
に、トグル機構２０２が下側に落ちるのを防ぐために設
けられている。

【００２４】ボデー１の右側には反転したトグル機構２
０２を元に復帰させる機構を備えている。ボデー１に結
合されたセンターカバー５０には四角形状の穴が明けら
れている。この穴には、ロッド５１が長手方向にスライ
ド自在に挿入されており、ロッド５１の右端はネジでス
クリュー６３と結合されている。このため、スクリュー
６３を回すことにより、ロッド５１は回転する代わりに
その長手方向にスライドでき、ロッド５１側に反転した
トグル機構２０２を元に復帰させる。また、上述のよう
なスクリュー６３の回転機能を確保しながらセンターカ
バー５０から抜けるのを防止するため、スクリュー６３
のセンターカバー５０に挿入される部分の外周には溝が
形成されており、この溝に嵌合するセットボルト６２に
よってスクリュー６３の抜けが防止されている。

【００２５】次に、上述した前漏れ防止アダプタ２００
の動作について説明する。図３に概念的に示されるよう
に、まず、本実施の形態に係る前漏れ防止アダプタ２０
０を蒸気管１００に取り付けられた安全弁１０１の上方
に配置する。そして、前漏れ防止アダプタ２００のプラ
グ５３には、圧力導管１０２により蒸気管１００の圧力
を作用させる。なお、蒸気管１００の圧力は安全弁１０
１の下部より取出すこともできる。蒸気管１００の圧力
が上昇するにつれてステム５５は右方向にスライドし、
蒸気圧がケース５４内でベローズ５８に作用する。すな
わち、ステム５５はプラグ５３からの蒸気とベローズ５
８との双方から右方向の力を受けてスライドする。ま
た、かかるステム５５の右方向のスライドによりステム
５５に結合されたスプリングケース６も右方向に移動
し、それによりスプリング２９を圧縮する。よって、ス
テム５５が右方向にスライドするにつれてスプリング２
９の圧縮が進行し、スプリング２９の抗力が増加する。
そして、ステム５５の右方向のスライドに伴い、トグル
機構２０２が“く”の字型から“Ｉ”の字型になり反転
する時点で、ステム５５の右方向作用力とスプリング２
９による左方向の抗力とが釣り合うようになっている。
すなわち、蒸気圧が上昇してもその分ステムの右方向の
移動量に応じてスプリング２９による抗力も増加し、実
際には、蒸気圧によるステム移動力からスプリング２９
による抗力を差し引いた分の力だけがトグル機構２０２
に作用し、反転する直前でステム５５からトグル機構２
０２へ作用する力は限りなく小さくなっており、従来の
ように、トグル機構２０２の反転タイミングが不安定に
なることは防止される。すなわち、トグル機構２０２が
直立に近づいて反転に要する荷重が小さくてもよいとこ
ろ、本実施の形態ではそれに応じて、トグル機構２０２
が反転状態に近づくほどスプリング２９が圧縮され抗力
が大きくなるため、ベローズ５８は徐々にしか前進でき
ない状態となり、トグル機構２０２の作動が安定する。

【００２６】ステム５５の右方向のスライドに伴いトグ
ルプッシュピース８が右方に移動すると、ローラ１０が
押されてトグル機構２０２が直立状態に近づく。すなわ
ち、“く”の字型のトグル機構２０２が“Ｉ”の字型に
なるため、トグル機構２０２の上部リンク１２の上端は
スプリング３０を上方に押す。ここで、スプリング３０
のバネ定数はスプリング３２のそれより大きく選定され
ているため、スプリング３０は僅かに撓むだけでスプリ
ング３２が主に圧縮される。逆に、上部リンク１２はス
プリング３２及び３０の圧縮に伴う下向きの反力を受
け、かかる反力は、上部リンク１２から下部リンク１２
及び下部プッシュロッド１７を介して安全弁１０１の弁
棒１０３に閉弁力として作用する。また、トグル機構２
０２がほぼ直立状態になったときのスプリング３２及び
３０からの反力は、安全弁１０１の吹き出し圧力の３％
となるように調整されている。したがって、安全弁１０
１が予め設定されている吹き出し圧力以下から前漏れし
そうな場合にも、それを防止することができる。一方、
蒸気圧が予め設定されている吹き出し圧力の１０３％に
なったところで、直立状態になったトグル機構２０２が
ステム５５により更に右方向に押されるように設定され
ており、ローラ１０が右側に押されてトグル機構２０２
が反転する。これによって、弁棒１０３からは、上部リ
ンク１２、下部リンク１１及び下部プッシュロッド１７
を介して作用していたスプリング３２及び３０の弾性力
が解除され、安全弁１０１本来の開弁動作に従って開弁
し、蒸気の吹き出しが行われる。なお、スプリング３２
が撓み始める初期圧縮力はスプリングシート２３の高さ
を変えることで調節できる。したがって、安全弁のステ
ム上端を押さえる力は任意に設定できる。

【００２７】また、万が一ベローズ５８の破損などでト
グル機構２０２が反転できない場合でも、トグル機構２
０２の第１ピン１３ａにローラ１０が取り付けられてい
るため、蒸気圧が本来の安全弁１０１の吹き出し圧力に
到達し弁棒１０３が上昇すると、それに伴いローラ１０
がプッシュピース８の当接面上を転がるため、小さな抵
抗でトグル機構２０２およびその上下に取付けたプッシ
ュロッドが弁棒１０３によって押し上げられ、安全弁１
０１はそれ自身の本来の開弁動作を阻害されることはな
い。

【００２８】また、プラント立ち上げ時など、場合によ
っては弁棒１０３に一時的に吹き出し圧力の１０％程度
の大きな閉弁力を付与する必要が生じ得るが、本実施の
形態では、スプリング３０及び３２が直列態様で配設さ
れているので、その場合には、スプリング圧縮手段であ
るアジャスター２４を締込み、ロッド２６を下方に押す
とスプリング３０だけが圧縮され、安全弁１０１に大き
な閉弁力を付与することができる。

【００２９】また、止め弁１０５及び１０７を閉じて圧
力導管１０２の圧力を遮断し、止め弁１０９を開いて可
搬式圧力源（水圧ポンプ）１１１を利用して蒸気圧力に
相当する圧力を発生させベローズ５８を加圧することも
可能である。かかる態様によれば、蒸気圧力を上昇せず
に本アダプタ単体で作動試験がおこなえる。また、止め
弁１０７及び１０９の開閉を適当に選択することによっ
て、運転中は蒸気圧力、試験時は可搬式圧力源からの圧
力に切りかえられる構造となっている。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載の前漏れ防止アダプタに
よれば、弁装置の前漏れを防止することが可能であり、
且つ、トグル機構が反転できない場合でも弁装置本来の
開弁動作を阻害することがない。

【００３１】請求項２に記載の前漏れ防止アダプタによ
れば、直列に接続される第１及び第２のスプリングを備
え、その一方だけを圧縮することができるので、前漏れ
防止が可能でありながら、一時的により大きな閉弁力を
付与することが可能となる。

【００３２】請求項３に記載の前漏れ防止アダプタによ
れば、トグル機構に作用する力を確実に制御することが
でき、トグル機構の安定した作動を得ることが可能とな
る。

【００３３】請求項４に記載の前漏れ防止アダプタによ
れば、ベローズが破損しても作動流体が外部に漏れるこ
とを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る前漏れ防止アダプ
タの縦断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係る前漏れ防止アダプ
タに関し、トグル機構２０２近傍の縦断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態に係る前漏れ防止アダプ
タを概念的に示し且つ安全弁に取り付けた状態を示す図
である。

【図４】 本発明の実施の形態に係る前漏れ防止アダプ
タに関し、トグル機構２０２の動作を概念的に示した説
明図である。

【図５】 トグル機構の作動に関する力学的関係を示す
図である。

【符号の説明】

１０…ローラ、２６…ロッド、２９…スプリング、３０
…第１スプリング、３２…第２スプリング、４５…Ｏリ
ング、５４…ケース、５５…ステム、５８…ベローズ、
２０１…閉弁力発生手段、２０２…トグル機構、２０３
…反転力付与手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有田 義雄 福岡県北九州市門司区中町１番14号 岡野 バルブ製造株式会社内 (72)発明者 田中 孝治 福岡県北九州市門司区中町１番14号 岡野 バルブ製造株式会社内 (72)発明者 吉冨 昭三 福岡県北九州市門司区中町１番14号 岡野 バルブ製造株式会社内 Ｆターム(参考） 3H059 BB03 BB04 BB06 BB29 CD05 CE02 EE01 FF06 FF17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁の前漏れ防止のための閉弁力を発生す
   る閉弁力発生手段と、 非反転時に前記閉弁力を前記弁に伝達し、反転時に前記
   閉弁力を解除するトグル機構と、 前記トグル機構に反転のための力を付与する反転力付与
   手段とを備えた前漏れ防止アダプタにおいて、 前記トグル機構は、前記反転力付与手段と当接し該反転
   力付与手段に対する該トグル機構のスライドを容易にす
   るローラを備えていることを特徴とする前漏れ防止アダ
   プタ。
2. 【請求項２】 前記閉弁力発生手段は、直列に接続され
   る第１及び第２のスプリングと、前記第１及び第２のス
   プリングの一方だけを圧縮可能なスプリング圧縮手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の前漏れ
   防止アダプタ。
3. 【請求項３】 前記反転力付与手段は、前記トグルを反
   転方向に押すように移動するステムと、該ステムの移動
   量に従って増加する抗力であって且つ前記トグルの反転
   時近傍で前記ステムが前記トグルに付与する力がほぼゼ
   ロとなるように前記ステムに作用する抗力を発生させる
   弾性部材とを備えていることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の前漏れ防止アダプタ。
4. 【請求項４】 前記反転力付与手段は、前記ステムの外
   周部に配設されたベローズと、該ベローズを取り囲むケ
   ースとを更に備え、 前記ベローズの一端は前記ステムに密着され且つ該ベロ
   ーズの他端は前記ケースに密着されており、 前記ステムと前記ケースとの間にはシール手段が設けら
   れていることを特徴とする請求項３に記載の前漏れ防止
   アダプタ。